螺杆式冷水机组的自动控制,除了具有常规的能量调节与安全保护功能外,还有机组的监视、故障诊断与远程通信功能。在此只介绍能量的调节、安全保护与程序控制系统。

1.能量调节系统

螺杆式制冷机组的能量调节主要是两个方面：一是对压缩机的有效压缩量进行调节；二是对冷却水温度进行调节。

压缩机的能量调节主要采用压缩机卸载的能量调节方法,热气旁通的调节方式则作为辅助的调节手段,它可以从满负荷的10%,无级调节到100%。压缩机的卸载装置由卸载滑阀组成,如图4-8所示。它被安装在压缩机缸体的底部,通过滑阀杆与油缸活塞相连。由于油缸两端的油压变化,使得活塞在油缸中移动时,可以带动卸载滑阀移动。移动的滑阀改变了转子在起始压缩时的位置,从而减小了压缩腔的有效长度,也就是减小了压缩腔的有效体积,达到了控制制冷剂的流量,进而控制制冷量的目的。由于卸载滑阀可以停留在压缩机的任何位置,因此该调节可以实现平滑的无级能量的调节,同时吸气压力也不发生变化。滑阀两端的油压由两个电磁阀控制,参见图4-8中的加载电磁阀和卸载电磁阀。电磁阀受微机发出的加载和卸载信号控制。

图4-8 螺杆压缩机的滑阀调节

a)滑阀的卸载位置 b)滑阀的全负荷位置

卸载压缩机时,卸载电磁阀开启,加载电磁阀关闭,高压油进入油缸推动油活塞,使滑阀向排气方向移动,减小了压缩机的输气量。

加载压缩机时,卸载电磁阀关闭,加载电磁阀打开,油从油缸内排向机体内的吸气区,高、低压压差产生的力将滑阀向吸气端推动,从而使压缩机的输气量增大。

压缩机滑阀所处的位置,根据冷媒水出口温度的高低进行控制。温度传感器、微处理器、加载电磁阀、卸载电磁阀、滑阀共同组成了对冷媒水温度进行控制的闭环系统。能量控制原理如图4-9所示。

图4-9 螺杆压缩机能量调节原理

另外,机组还可以根据冷媒水进口温度和冷媒水出口温度差发信,均可以控制冷媒水的温度。这两种控制方式的区别,主要在于冷媒水进口温度的调节受外界负荷影响较大,机组的控制反应迅速,但控制波动较大；采用冷媒水出口温度控制,机组控制反应较慢,但控制波动小。

通常,该控制器的控制规律采用比例调节规律,比例带可根据实际情况选定和修改。

当外界热负荷处于某一范围波动时,机组通过对压缩机的能量调节,能够将冷媒水的出水(或进水)温度保持在设定值上。但是当外界热负荷非常小时,滑阀处于最小能量调节状态,这时如果外界热负荷仍小于压缩机所产生的冷量,则冷媒水出口(或进口)温度将持续下降,当下降到一定温度值时,控制系统将停止压缩机运行,待冷媒水温度回升后,再重新起动运行。

2.安全保护系统

机组设有一套完整的安全保护装置,执行这一安全保护任务的是微电脑。微电脑监控所有的安全控制输入信号,发现异常,立即作出反应,必要时会停止压缩机或减小滑阀的开启度,保护机组不致发生事故而受到损坏。当机组发生故障并停机后,会在微电脑的显示屏上显示故障内容,同时在控制中心面板上进行声光报警,这次报警会记录在微电脑的存储器中,操作人员可在报警列表中查找到该次故障信息。

螺杆式冷水机组常见的故障及安全保护方法,见表4-5。(www.daowen.com)

表4-5 螺杆式冷水机组常见故障和安全保护方法

3.其他控制系统

除常规的控制方式外,该机组的控制系统还可实现表4-6所列的一些特殊功能。

表4-6 螺杆式冷水机组控制系统所实现的特殊功能

4.程序控制系统

为了使机组安全、可靠、正常地运行,螺杆式机组的微机控制系统根据自身的特点,建立了机组的开机、停机与再循环程序。

机组开机后,微机要执行一系列的开机检查,检查机组各安全保护系统及报警系统,确定机组各参数是否都在规定的范围内,若检验通过,就依次完成冷媒水泵开启、冷却水泵开启、冷媒水流量与冷却水流量的检验等一系列程序,直至压缩机起动,机组进入正常的运行状态。

机组接到手动停机指令后,按顺序首先关闭压缩机,随后根据压缩机电动机的电流衰减情况,关闭冷却水泵,再延时关闭冷媒水泵或盐水泵,如果停机过程中出现某些异常,则停机程序将被改变。若停机时冷却水进水温度大于某一温度,则微机控制将会另外决定主机停机后何时关闭冷却水泵。

机组停机程序能够保证机组的正常停机,压缩机在低负荷工况运行时,可能会大于外界所需要的热负荷,当压缩机的最低制冷量可能会大于外界所需要的热负荷时,机组在运行时会使冷媒水温度持续下降,最终导致停机；待冷媒水温度回升后,重新开机运行,这种循环称为再循环,完成这个功能的程序称为再循环程序,当要同处于再循环程序运行时,冷媒水泵将继续开启。

除手动停机外,控制系统还设有安全停机,即故障停机,它的停机程序与手动停机程序基本相同,所不同的是微机屏幕将显示停机的原因,同时报警指示灯连续闪亮,安全停机后必须按复位按钮才能解除报警信号,重新起动运行。

螺杆式制冷装置的起动、停止与再循环程序中,机组各部件的运行顺序见表4-7和表4-8。

表4-7 机组正常与非正常的起动、停止顺序

表4-8 机组再循环起动、停止顺序